¿Qué es la contaminación radiactiva?
La contaminación radiactiva es la incorporación de elementos radiactivos no deseados en el medio ambiente. Puede ser natural (radioisótopos presentes en el ambiente) o artificial (elementos radiactivos producidos por el ser humano).
Entre las causas de la contaminación radiactiva se encuentran los ensayos nucleares hechos con fines bélicos, que pueden generar lluvias radiactivas que se desplazan varios kilómetros por el aire.
Los accidentes en centrales nucleares para la obtención de energía son otra de las causas principales de la contaminación radiactiva. Algunas fuentes de contaminación son las minas de uranio, actividades médicas y la producción de radón.
Este tipo de contaminación ambiental tiene graves consecuencias para el ambiente y los seres humanos. Se afectan las cadenas tróficas de los ecosistemas y las personas pueden presentar graves problemas de salud que causen su muerte.
La principal solución para la contaminación radiactiva es la prevención. Se deben tener protocolos de seguridad para la manipulación y almacenamiento de los desechos radiactivos, así como de los equipos necesarios.
Entre los lugares con grandes problemas de contaminación por radioactividad tenemos a Hiroshima y Nagasaki (1945) y Fukushima (2011) en Japón, y Chernóbil, en Ucrania (1986). En todos los casos, los efectos sobre la salud de las personas expuestas han sido graves y han causado muchas muertes.
Tipos de radiación
La radiactividad es el fenómeno por el cual algunos cuerpos emiten energía en forma de partículas (radiación corpuscular) o de ondas electromagnéticas. Esta es producida por los denominados radioisótopos.
Los radioisótopos son átomos de un mismo elemento que tienen un núcleo inestable, y tienden a desintegrarse hasta alcanzar una estructura estable. Cuando se desintegran, los átomos emiten energía y partículas radiactivas.
Las radiaciones radiactivas se llaman también ionizantes, ya que pueden causar la ionización (pérdida de electrones) de átomos y moléculas. Estas radiaciones pueden ser de tres tipos:
Radiación alfa
Se emiten partículas provenientes de núcleos de helio ionizados que pueden recorrer distancias muy cortas. La capacidad de penetración de estas partículas es pequeña, por lo que pueden ser detenidas por una hoja de papel.
Radiación beta
Se emiten electrones que tienen una gran energía, debido a la desintegración de protones y neutrones. Este tipo de radiación es capaz de recorrer varios metros y puede ser detenida por placas de vidrio, aluminio o madera.
Radiación gamma
Es un tipo de radiación electromagnética con una alta energía, originada a partir de un núcleo atómico. El núcleo pasa de un estado excitado a uno de menor energía y se libera la radiación electromagnética.
La radiación gamma tiene un alto poder de penetración y puede recorrer cientos de metros. Para detenerla se requieren placas de varios centímetros de plomo o de hasta 1 metro de hormigón.
Tipos de contaminación radiactiva
La contaminación radiactiva se puede definir como la incorporación de elementos radiactivos no deseados al ambiente. Los radioisótopos pueden estar presentes en el agua, aire, tierra o en los seres vivos.
Según el origen de la radiactividad, la contaminación radiactiva puede sesr:
Natural
Este tipo de contaminación proviene de elementos radiactivos que ocurren en la naturaleza. La radiactividad natural se origina a partir de rayos cósmicos o de la corteza terrestre.
La radiación cósmica está constituida por partículas con alta energía que vienen del espacio exterior. Estas partículas se producen cuando ocurren explosiones de las supernovas, en las estrellas y en el Sol.
Cuando los elementos radiactivos llegan a la Tierra, el campo electromagnético del planeta los desvía. Sin embargo, en los polos la protección no es muy eficiente y pueden entrar a la atmósfera.
Otra fuente de radiactividad natural son los radioisótopos presentes en la corteza terrestre. Estos elementos radiactivos son los responsables de mantener el calor interno del planeta.
Los principales elementos radiactivos del manto terrestre son el uranio, el torio y el potasio. La Tierra ha perdido elementos con períodos radiactivos cortos, pero otros tienen una vida de miles de millones de años. Entre estos últimos destacan el uranio235, uranio238, torio232 y potasio40.
El uranio235, uranio238 y torio232 forman tres núcleos radioactivos presentes en el polvo que origina las estrellas. Estos grupos radiactivos, al desintegrarse, originan otros elementos con vidas medias más cortas.
A partir de la desintegración del uranio238 se forma el radio, y de este el radón (elemento radiactivo gaseoso). El radón es la principal fuente de contaminación radiactiva natural.
Artificial
Esta contaminación es producida por actividades humanas, como medicina, minería, industria, pruebas nucleares y generación de energía.
En 1895, el físico alemán Wilhelm Roëntgen (1845-1923) descubrió accidentalmente la radiación artificial. El investigador encontró que los rayos X eran ondas electromagnéticas que se originaban por el choque de electrones dentro de un tubo de vacío.
Los radioisótopos artificiales se producen en laboratorio mediante la ocurrencia de reacciones nucleares. En 1919, se produjo el primer isótopo radiactivo artificial a partir del hidrógeno.
Los isótopos radiactivos artificiales son producidos a partir del bombardeo con neutrones a distintos átomos. Estos, al penetrar los núcleos, logran desestabilizarlos y cargarlos de energía.
La radiactividad artificial tiene numerosas aplicaciones en distintos campos, como la medicina, la industria y las actividades bélicas. En muchos casos, estos elementos radiactivos se liberan por error al ambiente, causando graves problemas de contaminación.
Causas
La contaminación radiactiva puede originarse a partir de distintas fuentes, generalmente debido a la manipulación deficiente de los elementos radiactivos. Algunas de las causas más frecuentes se mencionan a continuación.
Ensayos nucleares
Se refiere a la detonación de distintas armas nucleares experimentales, principalmente para el desarrollo de armamento militar. También se han realizado explosiones nucleares con el fin de excavar pozos, extraer combustibles o construir algunas infraestructuras.
Las pruebas nucleares pueden ser atmosféricas (dentro de la atmósfera terrestre), estratosféricas (fuera de la atmósfera del planeta), submarinas y subterráneas. Las atmosféricas son las más contaminantes, ya que producen gran cantidad de lluvia radiactiva que se dispersa en varios kilómetros.
Las partículas radiactivas pueden contaminar las fuentes de agua y llegar al suelo. Esta radiactividad puede llegar a distintos niveles tróficos por las cadenas alimenticias, afectar cultivos y alcanzar al ser humano.
Una de las principales formas de contaminación radiactiva indirecta es a través de la leche, por lo que puede afectar a la población infantil.
Desde 1945 se han realizado unos 2.000 ensayos nucleares a nivel mundial. En el caso particular de América del Sur, la lluvia radiactiva ha afectado principalmente a Perú y Chile.
Generadores de energía nuclear (reactores nucleares)
Gran cantidad de países actualmente utilizan reactores nucleares como fuente de energía. Estos reactores producen reacciones nucleares controladas en cadena, generalmente por fisión nuclear (ruptura de un núcleo atómico).
La contaminación ocurre principalmente por fuga de los elementos radiactivos de las centrales nucleares. Desde mediados de los años 40 del siglo XX se han presentado problemas ambientales asociados a las centrales nucleares.
Cuando ocurren fugas en los reactores nucleares, estos contaminantes pueden moverse cientos de kilómetros por el aire, lo que ha generado la contaminación de fuentes de agua, tierra y alimentos que han afectado a las comunidades cercanas.
Accidentes radiológicos
Ocurren generalmente asociados a actividades industriales, por una manipulación inadecuada de los elementos radiactivos. En algunos casos, los operarios no manejan adecuadamente los equipos y se pueden generar fugas al ambiente.
Se pueden producir radiaciones ionizantes que causen daño a los trabajadores de la industria, los equipos o liberarse a la atmósfera.
Minería de uranio
El uranio es un elemento existente en yacimientos naturales en distintas zonas del planeta. Este material es muy utilizado como materia prima para producir energía en las centrales nucleares.
Cuando se realiza la explotación de estos depósitos de uranio, se generan elementos residuales radiactivos. Los materiales residuales que se producen se liberan a la superficie, donde se acumulan y pueden ser dispersados por el viento o la lluvia.
Los residuos producidos generan gran cantidad de radiación gamma, muy dañina para los seres vivos. Asimismo, se producen altos niveles de radón y puede ocurrir la contaminación de las fuentes de agua en el nivel freático por lixiviación.
El radón es la principal fuente de contaminación en los trabajadores de estas minas. Este gas radiactivo puede ser fácilmente inhalado e invadir las vías respiratorias, generando cáncer pulmonar.
Actividades médicas
En las distintas aplicaciones de la medicina nuclear se producen isótopos radiactivos que luego deben ser desechados. Los materiales de laboratorio y las aguas residuales generalmente están contaminados con elementos radiactivos.
Igualmente, los equipos de radioterapia pueden generar contaminación radiactiva a los operarios, así como a los pacientes.
Materiales radiactivos en la naturaleza
Los materiales radiactivos en la naturaleza (NORM, por sus siglas en inglés) pueden encontrarse normalmente en el ambiente. Generalmente no producen contaminación radiactiva, pero distintas actividades humanas tienden a concentrarlos, lo que se ha vuelto un problema.
Algunas fuentes de concentración de los materiales NORM son la combustión del carbón mineral, los combustibles derivados del petróleo y la producción de fertilizantes.
En zonas de incineración de basura y distintos residuos sólidos se puede presentar acumulación de potasio40 y radón226. En zonas donde el carbón vegetal es el principal combustible, también se presentan estos radioisótopos.
La roca fosfórica que se utiliza como fertilizante contiene altos niveles de uranio y torio, mientras que en la industria petrolera se acumula radón y plomo.
Consecuencias
Sobre el medio ambiente
Las fuentes de agua pueden contaminarse con isótopos radiactivos, afectando los diversos ecosistemas acuáticos. Igualmente, estas aguas contaminadas son consumidas por diversos organismos, que se ven afectados.
Cuando ocurre la contaminación de los suelos, estos se empobrecen, pierden su fertilidad y no pueden utilizarse en actividades agrícolas. Además, la contaminación radiactiva afecta las cadenas tróficas en los ecosistemas.
Así, las plantas se contaminan de radioisótopos a través del suelo y estos pasan hacia los herbívoros, que pueden sufrir mutaciones o morir por efecto de la radiactividad.
Los depredadores se ven afectados por la menor disponibilidad de alimentos o ser contaminados al consumir los animales cargados de radioisótopos.
Sobre los humanos
La radiación ionizante puede causar daños letales a los seres humanos. Esto ocurre porque los isótopos radiactivos dañan la estructura del ADN que compone las células.
En las células ocurre la radiólisis (descomposición por radiación) tanto del ADN como del agua contenida en las mismas. Esto trae como consecuencia la muerte celular u ocurrencia de mutaciones.
Las mutaciones pueden causar distintas anomalías genéticas que pueden provocar defectos hereditarios o enfermedades. Entre las enfermedades más comunes están el cáncer, particularmente de tiroides, ya que esta fija el yodo.
Igualmente puede ser afectada la médula ósea, lo que ocasiona distintos tipos de anemia y hasta leucemia. Asimismo, el sistema inmunológico se puede debilitar, haciendo que sea más sensible a las infecciones bacterianas y virales.
Entre otras consecuencias esta la infertilidad y la malformación de fetos de madres sometidas a la radiactividad. Los niños pueden presentar problemas de aprendizaje, de crecimiento o cerebros pequeños.
En ocasiones, el daño puede causar la muerte celular, afectando tejidos y órganos. En caso de verse afectados órganos vitales, se produce la muerte.
Prevención
La contaminación radiactiva es muy difícil de controlar una vez que se produce. Por ello, los esfuerzos deben enfocarse en la prevención.
Desechos radioactivos
El manejo correcto de los desechos radiactivos es una de las principales formas de prevención. Los desechos deben disponerse siguiendo estrictas normas de seguridad para evitar la contaminación de las personas que los manipulan.
Los desechos radiactivos deben separarse de otros materiales e intentar reducir su volumen para manejarlos más fácilmente. En algunos casos, se realiza el tratamiento de estos desechos para convertirlos en formas sólidas más manipulables.
Posteriormente, deben colocarse en contenedores adecuados para evitar que contaminen el medio ambiente. Los contenedores se almacenan en sitios aislados con protocolos de seguridad, o también pueden ser enterrados a gran profundidad en el mar.
Centrales nucleares
Una de las principales fuentes de contaminación radiactiva son las centrales nucleares. Por tanto, se recomienda que se construyan al menos a 300 km de distancia de los centros urbanos.
También es importante que los empleados de las centrales nucleares estén adecuadamente entrenados para manejar los equipos y evitar accidentes. Es recomendable que las poblaciones cercanas a estas instalaciones conozcan los posibles riesgos y formas de actuar, en caso de un accidente nuclear.
Protección del personal que trabaja con elementos radiactivos
La prevención más efectiva contra la contaminación radiactiva es contar con personal entrenado y una protección adecuada. Se debe lograr reducir el tiempo de exposición de las personas a la radiactividad.
Las instalaciones deben estar construidas adecuadamente, evitando poros y fisuras donde se pueden acumular los radioisótopos. Se deben tener buenos sistemas de ventilación, con filtros que eviten la salida de los desechos al ambiente.
Los empleados deben contar con protección adecuada, como pantallas y ropa de protección. Además, la ropa y equipos utilizados se deben descontaminar periódicamente.
Tratamiento
Existen medidas que se pueden tomar para aliviar los síntomas de la contaminación radiactiva. Entre ellas, se pueden mencionar las transfusiones de sangre, mejora del sistema inmunológico o el trasplante de médula.
Sin embargo, estos tratamientos son paliativos, pues es muy difícil eliminar la radiactividad del cuerpo humano. No obstante, actualmente se están realizando tratamientos con moléculas quelantes que pueden aislar los radioisótopos en el organismo.
Los quelantes (moléculas no tóxicas) se unen a los isótopos radiactivos formando complejos estables que se pueden eliminar del organismo. Se han logrado sintetizar quelantes capaces de eliminar hasta el 80% de la contaminación.
Ejemplos de lugares contaminados con radiactividad
Desde que se emplea la energía nuclear en distintas actividades humanas, han ocurrido algunos accidentes por radiactividad. Con la finalidad de que las personas afectadas conozcan la gravedad de estos, se ha establecido una escala de accidentes nucleares.
La Escala Internacional de Accidentes Nucleares (INES, por sus siglas en inglés) fue propuesta por la Organización Internacional de Energía Atómica en 1990. La INES tiene una escala del 1 al 7, donde el 7 indica un accidente grave.
Los ejemplos de contaminación por radiactividad más graves se mencionan a continuación.
Hiroshima y Nagasaki (Japón)
Las bombas nucleares comenzaron a desarrollarse en los años 40 del siglo XX, basándose en los estudios de Albert Einstein. Estas armas nucleares fueron utilizadas por Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial.
El 6 de agosto de 1945 explotó una bomba enriquecida de uranio sobre la ciudad de Hiroshima, que generó una onda de calor de unos 300.000 °C y un gran estallido de radiación gamma.
Posteriormente, se produjo una lluvia radiactiva esparcida por el viento, llevando la contaminación a mayor distancia. Por la explosión murieron aproximadamente 100.000 personas, y por los efectos de la radioactividad, 10.000 más en los años siguientes.
El 9 de agosto de 1945 estalló una segunda bomba nuclear en la ciudad de Nagasaki. Esta segunda bomba estaba enriquecida de plutonio y era más potente que la de Hiroshima.
En ambas ciudades, los sobrevivientes a la explosión presentaron numerosos problemas de salud. El riesgo de cáncer en la población aumentó un 44% entre 1958 y 1998.
Actualmente, aún hay consecuencias de la contaminación radiactiva de estas bombas. Se considera que viven más de 100.000 personas afectadas por la radiación, incluyendo aquellos que estaban en el vientre materno.
En esta población se presentan altos índices de leucemia, sarcomas, carcinomas y glaucomas. Un grupo de niños sometidos a las radiaciones en el vientre materno, presentaron aberraciones cromosómicas.
Chernóbil (Ucrania)
Es considerado uno de los accidentes nucleares más graves de la historia. Ocurrió el 26 de abril de 1986 en una central nuclear, y es de nivel 7 en la INES.
Los trabajadores realizaban una prueba simulando un corte de suministro eléctrico y uno de los reactores sufrió un sobrecalentamiento. Esto provocó la explosión del hidrógeno dentro del reactor y salieron a la atmósfera más de 200 toneladas de material radiactivo.
Durante la explosión murieron más de 30 personas y la lluvia radiactiva se esparció por varios kilómetros a la redonda. Se considera que como consecuencia de la radiactividad murieron más de 100.000 personas.
El nivel de incidencia de distintos tipos de cáncer aumentó en 40% en zonas afectadas de Bielorrusia y Ucrania. Uno de los tipos de cáncer más frecuente es el de tiroides, y la leucemia.
También se han observado afecciones asociadas al sistema respiratorio y digestivo por exposición a la radiactividad. En el caso de niños que estaban en el vientre materno, más del 40% presentó deficiencias inmunológicas.
Igualmente se han presentado anomalías genéticas, aumento de enfermedades del sistema reproductivo y urinario, así como envejecimiento prematuro.
Fukushima Daiichi (Japón)
Este accidente fue consecuencia de un terremoto de magnitud 9 que sacudió a Japón el 11 de marzo de 2011. Posteriormente, se produjo un tsunami que desactivó los sistemas de enfriamiento y electricidad de tres de los reactores de la central nuclear de Fukushima.
Ocurrieron varias explosiones e incendios en los reactores y se generaron filtraciones de radiación. Este accidente, en un principio, se calificó de nivel 4, pero por sus consecuencias fue posteriormente elevado a nivel 7.
La mayoría de la contaminación radiactiva fue a parar al agua, principalmente el mar. Actualmente, hay grandes tanques de almacenamiento de agua contaminada en esta central.
Se considera que estas aguas contaminadas son un riesgo para los ecosistemas del océano Pacifico. Uno de los radioisótopos más problemáticos es el cesio, que se mueve fácilmente en agua y puede acumularse en los invertebrados.
La explosión no causó muertes directas por radiación y los niveles de exposición a la radiactividad fueron menores que los de Chernóbil. Sin embargo, algunos operarios presentaron alteraciones en el ADN a los pocos días del accidente.
Igualmente, se han detectado alteraciones genéticas en algunas poblaciones de animales sometidos a la radiación.
Referencias
- Greenpeace Internacional. La catástrofe de Chernóbil, consecuencias para la salud humana. Resumen ejecutivo.
- Hazra, G. Radioactive pollution: an overview. The holistic approach to environment.
- Pérez, B. Estudio de la contaminación ambiental debido a elementos radioactivos naturales. Tesis para optar al título de licenciado en Física. Facultad de Ciencia e Ingeniería, Pontificia Universidad Católica del Perú.
- Osores, J. Contaminación radioactiva ambiental en el neotrópico. Biologist.
- Siegel y Bryan. Environmental geochemistry of radioactive contamination. Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA.